নির্দিষ্ট মান অনুযায়ী বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের অর্ধপরিবাহীদখল করা কন্ডাক্টর এবং ডাইলেক্ট্রিকের মধ্যে মধ্যবর্তী স্থান। অর্ধপরিবাহী অনেক অন্তর্ভুক্ত রাসায়নিক উপাদান(জার্মানিয়াম, সিলিকন, সেলেনিয়াম, টেলুরিয়াম, আর্সেনিক, ইত্যাদি), বিপুল সংখ্যক সংকর ধাতু এবং রাসায়নিক যৌগ।
সেমিকন্ডাক্টর এবং ধাতুর মধ্যে গুণগত পার্থক্য প্রাথমিকভাবে তাপমাত্রার উপর প্রতিরোধ ক্ষমতা নির্ভরতা দ্বারা উদ্ভাসিত হয়। তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে ধাতুগুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়। বিপরীতে, অর্ধপরিবাহীগুলিতে, তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং পরম শূন্যের কাছাকাছি তারা কার্যত অন্তরক হয়ে যায়।
একটি বিশুদ্ধ সেমিকন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতা ρ এর উপর নির্ভরশীলতা পরম তাপমাত্রা টি.
সেমিকন্ডাক্টরক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে যে পদার্থগুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায় তাকে বলে।
নির্ভরতার এমন একটি কোর্স ρ(টি) দেখায় যে সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে বিনামূল্যে চার্জ বাহকগুলির ঘনত্ব স্থির থাকে না, তবে ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়। সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রক্রিয়াটি বিনামূল্যে ইলেকট্রন গ্যাস মডেলের কাঠামোর মধ্যে ব্যাখ্যা করা যায় না। আইনের ভিত্তিতে কন্ডাক্টরগুলিতে পরিলক্ষিত ঘটনাগুলির একটি ব্যাখ্যা সম্ভব কোয়ান্টাম মেকানিক্স. উদাহরণ হিসেবে জার্মেনিয়াম (Ge) ব্যবহার করে সেমিকন্ডাক্টরে বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রক্রিয়াটিকে গুণগতভাবে বিবেচনা করা যাক।
জার্মেনিয়াম পরমাণুর বাইরের শেলটিতে চারটি দুর্বলভাবে আবদ্ধ ইলেকট্রন থাকে। তাদের বলা হয় ভ্যালেন্স ইলেকট্রন. একটি স্ফটিক জালিতে, প্রতিটি পরমাণু তার চারটি নিকটতম প্রতিবেশী দ্বারা বেষ্টিত থাকে। একটি জার্মেনিয়াম স্ফটিকের পরমাণুর মধ্যে বন্ধন হয় সমযোজী, যে, ভ্যালেন্স ইলেকট্রন জোড়া দ্বারা বাহিত হয়. প্রতিটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন দুটি পরমাণুর অন্তর্গত।
একটি জার্মেনিয়াম স্ফটিকের ভ্যালেন্স ইলেকট্রন ধাতুর তুলনায় অনেক বেশি দৃঢ়ভাবে পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হয়; অতএব, সেমিকন্ডাক্টরে কক্ষ তাপমাত্রায় পরিবাহী ইলেকট্রনের ঘনত্ব ধাতুর তুলনায় অনেক কম মাত্রার। একটি জার্মেনিয়াম স্ফটিকের পরম শূন্য তাপমাত্রার কাছাকাছি, সমস্ত ইলেকট্রন বন্ধন গঠনে দখল করা হয়। এই ধরনের একটি স্ফটিক বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করে না। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে কিছু ভ্যালেন্স ইলেকট্রন ভাঙ্গার জন্য যথেষ্ট শক্তি অর্জন করতে পারে সমযোজী বন্ধন. তারপর ক্রিস্টাল সেখানে উপস্থিত হবেবিনামূল্যে ইলেকট্রন(পরিবাহী ইলেকট্রন)। একই সময়ে, শূন্যস্থানগুলি এমন জায়গায় গঠিত হয় যেখানে বন্ধনগুলি ভেঙে যায়, যা ইলেকট্রন দ্বারা দখল করা হয় না।
ইলেকট্রন দ্বারা দখল করা হয় না যে শূন্যপদ বলা হয় গর্ত.
খালি জায়গাটি প্রতিবেশী জোড়া থেকে একটি ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন দ্বারা দখল করা যেতে পারে, তারপর গর্তটি স্ফটিকের একটি নতুন জায়গায় চলে যায়। একটি সেমিকন্ডাক্টরের একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, প্রতি ইউনিট সময় একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ গঠিত হয় ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া.
একই সময়ে, বিপরীত প্রক্রিয়াটি ঘটে - যখন একটি মুক্ত ইলেক্ট্রন একটি গর্তের সাথে মিলিত হয়, তখন জার্মেনিয়াম পরমাণুর মধ্যে ইলেকট্রনিক বন্ধন পুনরুদ্ধার করা হয়। এই প্রক্রিয়া বলা হয় পুনর্মিলন.
পুনর্মিলন -পুনরুদ্ধার ইলেকট্রনিক যোগাযোগপরমাণুর মধ্যে।
ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের শক্তির কারণে একটি অর্ধপরিবাহী আলোকিত হলে ইলেকট্রন-হোল জোড়াও তৈরি হতে পারে।
অনুপস্থিতিতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রপরিবাহী ইলেকট্রন এবং গর্ত বিশৃঙ্খল তাপ গতিতে অংশগ্রহণ করে।
যদি একটি অর্ধপরিবাহীকে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয়, তবে কেবলমাত্র মুক্ত ইলেকট্রনগুলি আদেশকৃত চলাচলে জড়িত নয়, তবে গর্তগুলিও রয়েছে, যা ইতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত কণার মতো আচরণ করে। অতএব বর্তমান আমিএকটি অর্ধপরিবাহীতে এটি ইলেক্ট্রন নিয়ে গঠিত আমি nএবং গর্ত আইপিস্রোত: আমি = আমি n + আইপি
সেমিকন্ডাক্টরে বৈদ্যুতিক প্রবাহধনাত্মক মেরুতে ইলেকট্রনের দিকনির্দেশক গতিবিধি এবং ঋণাত্মক ছিদ্র বলা হয়।
একটি অর্ধপরিবাহীতে পরিবাহী ইলেকট্রনের ঘনত্ব গর্তের ঘনত্বের সমান: n n = n পি. ইলেকট্রন-হোল পরিবাহিতা প্রক্রিয়া শুধুমাত্র বিশুদ্ধ (অর্থাৎ, অমেধ্য ছাড়া) অর্ধপরিবাহীতে প্রদর্শিত হয়। এটা বলা হয় নিজস্ব বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাঅর্ধপরিবাহী
নিজস্ব বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সেমিকন্ডাক্টরকে বলা হয় ইলেকট্রন-হোল কন্ডাকশন মেকানিজম, যা শুধুমাত্র বিশুদ্ধ (অর্থাৎ অমেধ্য ছাড়া) সেমিকন্ডাক্টরে নিজেকে প্রকাশ করে।
অমেধ্য উপস্থিতিতে, সেমিকন্ডাক্টরগুলির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়।
অপরিচ্ছন্নতা পরিবাহিতাঅমেধ্য উপস্থিতিতে অর্ধপরিবাহী পরিবাহিতা বলা হয়।
অমেধ্য প্রবর্তনের পরে একটি সেমিকন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতার তীব্র হ্রাসের জন্য একটি প্রয়োজনীয় শর্ত হল স্ফটিকের প্রধান পরমাণুর ভ্যালেন্স থেকে অপরিষ্কার পরমাণুর ভ্যালেন্সের পার্থক্য।
অপবিত্রতা পরিবাহিতা দুই প্রকার- ইলেকট্রনিকএবং গর্তপরিবাহিতা
- ইলেকট্রনিক পরিবাহিতাএকটি অর্ধপরিবাহী স্ফটিক প্রবর্তিত হলে ঘটে উচ্চতর ভ্যালেন্সি সহ অপবিত্রতা।
উদাহরণস্বরূপ, পেন্টাভ্যালেন্ট আর্সেনিক পরমাণু, As, টেট্রাভ্যালেন্ট পরমাণু সহ একটি জার্মেনিয়াম ক্রিস্টালের মধ্যে প্রবর্তিত হয়।
চিত্রটি সাইটে পাওয়া একটি পেন্টাভ্যালেন্ট আর্সেনিক পরমাণু দেখায় স্ফটিক জালিজার্মানি। আর্সেনিক পরমাণুর চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন চারটি প্রতিবেশী জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে সমযোজী বন্ধন গঠনে অন্তর্ভুক্ত। পঞ্চম ভ্যালেন্স ইলেকট্রন অতিরিক্ত হতে পরিণত; এটি সহজেই আর্সেনিক পরমাণু থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে মুক্ত হয়ে যায়। একটি পরমাণু যা একটি ইলেকট্রন হারিয়েছে তা স্ফটিক জালির একটি স্থানে অবস্থিত একটি ধনাত্মক আয়নে পরিণত হয়।
দাতা সংমিশ্রণ– অর্ধপরিবাহী ক্রিস্টালের প্রধান পরমাণুর ভ্যালেন্সের চেয়ে বেশি ভ্যালেন্সি সহ পরমাণুর অশুদ্ধতা বলা হয়।
এর প্রবর্তনের ফলে, স্ফটিকের মধ্যে উল্লেখযোগ্য সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন উপস্থিত হয়। এটি সেমিকন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতার তীব্র হ্রাসের দিকে নিয়ে যায় - হাজার হাজার এমনকি মিলিয়ন বার। অমেধ্য একটি উচ্চ বিষয়বস্তু সহ একটি কন্ডাকটরের প্রতিরোধ ক্ষমতা একটি ধাতব পরিবাহকের কাছে যেতে পারে।
আর্সেনিকের সংমিশ্রণ সহ একটি জার্মেনিয়াম ক্রিস্টালে, স্ফটিকের নিজস্ব পরিবাহিতার জন্য দায়ী ইলেকট্রন এবং গর্ত রয়েছে। কিন্তু প্রধান ধরনের ফ্রি চার্জ বাহক হল আর্সেনিক পরমাণু থেকে বিচ্ছিন্ন ইলেকট্রন। এমন স্ফটিকের মধ্যে n n >> n পি.
পরিবাহিতা যেখানে বিনামূল্যে চার্জের প্রধান বাহক ইলেকট্রন বলা হয় ইলেকট্রনিক
সেমিকন্ডাক্টর থাকা ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা, বলা হয় n-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর.
- গর্ত পরিবাহিতাসঙ্গে একটি অপবিত্রতা ঘটবে কম ভ্যালেন্স।
উদাহরণস্বরূপ, ট্রাইভালেন্ট ইন পরমাণুগুলি একটি জার্মেনিয়াম স্ফটিকের মধ্যে প্রবর্তিত হয়।
চিত্রটি একটি ইন্ডিয়াম পরমাণু দেখায় যা তার ভ্যালেন্স ইলেকট্রন ব্যবহার করে মাত্র তিনটি প্রতিবেশী জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে সমযোজী বন্ধন তৈরি করেছে। চতুর্থ জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে একটি বন্ধন তৈরি করার জন্য ইন্ডিয়াম পরমাণুর একটি ইলেকট্রন নেই। এই অনুপস্থিত ইলেকট্রন প্রতিবেশী জার্মেনিয়াম পরমাণুর সমযোজী বন্ধন থেকে ইন্ডিয়াম পরমাণু দ্বারা বন্দী করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, ইন্ডিয়াম পরমাণু স্ফটিক জালির একটি স্থানে অবস্থিত একটি ঋণাত্মক আয়নে পরিণত হয় এবং প্রতিবেশী পরমাণুর সমযোজী বন্ধনে একটি শূন্যতা তৈরি হয়।
গ্রহণকারী অপবিত্রতা -পি বলা হয়একটি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের প্রধান পরমাণুর ভ্যালেন্সের চেয়ে কম ভ্যালেন্সি সহ পরমাণুর মিশ্রণ যা ইলেকট্রন ক্যাপচার করতে সক্ষম।
একটি গ্রহণকারী অপরিষ্কার প্রবর্তনের ফলে, স্ফটিকের মধ্যে অনেক সমযোজী বন্ধন ভেঙ্গে যায় এবং খালি স্থান (গর্ত) তৈরি হয়। প্রতিবেশী সমযোজী বন্ধন থেকে ইলেক্ট্রনগুলি এই জায়গায় ঝাঁপ দিতে পারে, যা স্ফটিক জুড়ে গর্তগুলির বিশৃঙ্খল বিচরণ ঘটায়।
একটি গ্রহণকারী অপবিত্রতার উপস্থিতি উপস্থিতির কারণে সেমিকন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতাকে তীব্রভাবে হ্রাস করে। বড় সংখ্যাবিনামূল্যে গর্ত. গ্রহণকারী অশুদ্ধতা সহ একটি অর্ধপরিবাহীতে গর্তের ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে ইলেকট্রনের ঘনত্বকে ছাড়িয়ে যায় যা সেমিকন্ডাক্টরের নিজস্ব বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রক্রিয়ার কারণে উদ্ভূত হয়: n পি >> n n.
পরিবাহিতা যে প্রধান বিনামূল্যে চার্জ বাহক গর্ত বলা হয় গর্ত পরিবাহিতা.
একটি গর্ত-পরিবাহী অর্ধপরিবাহী বলা হয় p-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর.
এটা জোর দেওয়া উচিত যে গর্ত পরিবাহিতা আসলে একটি জার্মেনিয়াম পরমাণু থেকে অন্য শূন্যস্থানের মাধ্যমে ইলেকট্রন চলাচলের কারণে ঘটে, যা একটি সমযোজী বন্ধন বহন করে।
তাপমাত্রা এবং আলোকসজ্জার উপর সেমিকন্ডাক্টরগুলির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার নির্ভরতা
- ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা সহ অর্ধপরিবাহীগুলিতেইলেকট্রন এবং গর্তের গতিশীলতা হ্রাস পায়, কিন্তু এটি একটি লক্ষণীয় ভূমিকা পালন করে না, যেহেতু অর্ধপরিবাহী উত্তপ্ত হয়, গতিশক্তিভ্যালেন্স ইলেকট্রনের শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং পৃথক বন্ধন ভেঙ্গে যায়, যা মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, অর্থাৎ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়।
- যখন আলোকিত হয় অর্ধপরিবাহী, অতিরিক্ত বাহক এটি প্রদর্শিত, যাএর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে।এটি পরমাণু থেকে হালকা ইলেক্ট্রন ছিনিয়ে নেওয়ার ফলে এবং একই সাথে ইলেকট্রন এবং গর্তের সংখ্যা বৃদ্ধির ফলে ঘটে।
সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে, এটি গর্ত এবং ইলেকট্রনের নির্দেশিত আন্দোলন, যা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয়।
পরীক্ষার ফলস্বরূপ, এটি লক্ষ করা গেছে যে অর্ধপরিবাহীগুলিতে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পদার্থের স্থানান্তরের সাথে থাকে না - তাদের মধ্যে কোনও রাসায়নিক পরিবর্তন ঘটে না। সুতরাং, ইলেকট্রনকে সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে বর্তমান বাহক হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে।
এটিতে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ গঠনের ক্ষমতা নির্ধারণ করা যেতে পারে এই সূচক অনুসারে, কন্ডাক্টরগুলি কন্ডাক্টর এবং ডাইলেক্ট্রিকগুলির মধ্যে একটি মধ্যবর্তী অবস্থান দখল করে। সেমিকন্ডাক্টর হয় বিভিন্ন ধরনেরখনিজ, কিছু ধাতু, ধাতব সালফাইড ইত্যাদি। বৈদ্যুতিক প্রবাহসেমিকন্ডাক্টরগুলিতে মুক্ত ইলেকট্রনের ঘনত্বের কারণে ঘটে, যা পদার্থে দিকনির্দেশনামূলকভাবে চলতে পারে। ধাতু এবং কন্ডাক্টর তুলনা করে, এটি লক্ষ করা যায় যে তাদের পরিবাহিতার উপর তাপমাত্রার প্রভাবের মধ্যে পার্থক্য রয়েছে। তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে সেমিকন্ডাক্টরগুলির পরিবাহিতা হ্রাস পায়। যদি একটি অর্ধপরিবাহীতে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তাহলে মুক্ত ইলেকট্রনের চলাচল আরও বিশৃঙ্খল হবে। এটি সংঘর্ষের সংখ্যা বৃদ্ধির কারণে। যাইহোক, অর্ধপরিবাহীতে, ধাতুর তুলনায়, মুক্ত ইলেক্ট্রনের ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এই কারণগুলির পরিবাহিতার উপর বিপরীত প্রভাব রয়েছে: যত বেশি সংঘর্ষ হবে, পরিবাহিতা তত বেশি হবে, এটি তত বেশি হবে। ধাতুগুলিতে তাপমাত্রা এবং মুক্ত ইলেকট্রনের ঘনত্বের মধ্যে কোনও সম্পর্ক নেই, তাই ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে পরিবাহিতা পরিবর্তনের সাথে, মুক্ত ইলেকট্রনের সুশৃঙ্খল চলাচলের সম্ভাবনা কেবল হ্রাস পায়। অর্ধপরিবাহী হিসাবে, ঘনত্ব বৃদ্ধির প্রভাব বেশি। সুতরাং, তাপমাত্রা যত বাড়বে, পরিবাহিতা তত বেশি হবে।
চার্জ ক্যারিয়ারের গতিবিধি এবং সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে বৈদ্যুতিক প্রবাহের মতো ধারণার মধ্যে একটি সম্পর্ক রয়েছে। সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে, চার্জ ক্যারিয়ারগুলির উপস্থিতি বিভিন্ন কারণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যার মধ্যে তাপমাত্রা এবং উপাদানের বিশুদ্ধতা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। তাদের বিশুদ্ধতার উপর ভিত্তি করে, অর্ধপরিবাহী অশুদ্ধতা এবং অন্তর্নিহিত অর্ধপরিবাহীতে বিভক্ত।
নিজস্ব কন্ডাক্টরের জন্য, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় অমেধ্যের প্রভাব তাদের জন্য তাৎপর্যপূর্ণ বলে মনে করা যায় না। যেহেতু সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে ব্যান্ডের ব্যবধানটি ছোট, তাই নেটিভ সেমিকন্ডাক্টরে, যখন তাপমাত্রা পৌঁছায়, ভ্যালেন্স ব্যান্ডটি সম্পূর্ণরূপে ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ হয়। কিন্তু পরিবাহী ব্যান্ড সম্পূর্ণ বিনামূল্যে: এতে কোন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা নেই এবং এটি একটি আদর্শ অস্তরক হিসেবে কাজ করে। অন্যান্য তাপমাত্রায়, একটি সম্ভাবনা রয়েছে যে, তাপীয় ওঠানামার কারণে, নির্দিষ্ট ইলেকট্রন সম্ভাব্য বাধা অতিক্রম করতে পারে এবং পরিবাহী ব্যান্ডে শেষ হতে পারে।
থমসন প্রভাব
নীতি তাপবিদ্যুৎ প্রভাবথমসন: যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ সেমিকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে যায় যার সাথে একটি তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট থাকে, জুল তাপ ছাড়াও, তড়িৎ প্রবাহের দিকের উপর নির্ভর করে অতিরিক্ত পরিমাণে তাপ নির্গত বা শোষিত হবে।
একটি সমজাতীয় কাঠামোযুক্ত নমুনার অপর্যাপ্তভাবে অভিন্ন গরম করা এর বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে, যার ফলস্বরূপ পদার্থটি একজাতীয় হয়ে যায়। সুতরাং, থমসন ঘটনাটি একটি নির্দিষ্ট পেল্টের ঘটনা। পার্থক্য শুধু ভিন্ন রাসায়নিক গঠননমুনা, এবং অস্বাভাবিক তাপমাত্রা এই ভিন্নতা সৃষ্টি করে।
এই পাঠে আমরা সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে বৈদ্যুতিক প্রবাহের জন্য এমন একটি মাধ্যম দেখব। আমরা তাদের পরিবাহিতা নীতি বিবেচনা করব, তাপমাত্রার উপর এই পরিবাহিতা নির্ভরতা এবং অমেধ্য উপস্থিতি, আমরা একটি p-n জংশন এবং মৌলিক অর্ধপরিবাহী ডিভাইস হিসাবে যেমন একটি ধারণা বিবেচনা করবে।
যদি আপনি একটি সরাসরি সংযোগ করেন, তাহলে বাহ্যিক ক্ষেত্রটি ব্লকিংটিকে নিরপেক্ষ করবে এবং কারেন্ট প্রধান চার্জ বাহক দ্বারা বহন করা হবে (চিত্র 9)।
ভাত। 9. সরাসরি সংযোগ সহ p-n জংশন ()
এই ক্ষেত্রে, সংখ্যালঘু বাহক কারেন্ট নগণ্য, কার্যত অস্তিত্বহীন। অতএব, p-n জংশন বৈদ্যুতিক প্রবাহের একমুখী সঞ্চালন প্রদান করে।
ভাত। 10. ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা সহ সিলিকনের পারমাণবিক গঠন
সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা হল ইলেকট্রন-হোল, এবং এই ধরনের পরিবাহিতাকে বলা হয় অন্তর্নিহিত পরিবাহিতা। এবং কন্ডাক্টর ধাতুগুলির বিপরীতে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বিনামূল্যে চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় (প্রথম ক্ষেত্রে এটি পরিবর্তিত হয় না), তাই ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে সেমিকন্ডাক্টরগুলির পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায় (চিত্র 10)।
খুব গুরুত্বপূর্ণ বিষয়অর্ধপরিবাহী গবেষণায় তাদের মধ্যে অমেধ্য উপস্থিতি। এবং অমেধ্য উপস্থিতির ক্ষেত্রে, আমরা ইতিমধ্যেই অপরিষ্কার পরিবাহিতা সম্পর্কে কথা বলতে হবে।
সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস
ছোট আকার এবং খুব উচ্চ মানের প্রেরিত সংকেত আধুনিক ইলেকট্রনিক প্রযুক্তিতে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিকে খুব সাধারণ করে তুলেছে। এই জাতীয় ডিভাইসগুলির সংমিশ্রণে কেবলমাত্র অমেধ্য সহ পূর্বোক্ত সিলিকনই নয়, উদাহরণস্বরূপ, জার্মেনিয়ামও অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে।
এই ধরনের একটি ডিভাইস হল একটি ডায়োড - একটি যন্ত্র যা এক দিকে কারেন্ট প্রবাহিত করতে এবং অন্য দিকে তার উত্তরণ রোধ করতে সক্ষম। এটি একটি পি- বা এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টাল (চিত্র 11) এর মধ্যে অন্য ধরনের সেমিকন্ডাক্টর ইমপ্লান্ট করে প্রাপ্ত হয়।
ভাত। 11. ডায়াগ্রামে ডায়োডের নামকরণ এবং তার ডিভাইসের ডায়াগ্রাম যথাক্রমে
আরেকটি ডিভাইস, এখন দুটি সহ p-n জংশন,কে ট্রানজিস্টর বলা হয়। এটি শুধুমাত্র বর্তমান ট্রান্সমিশনের দিক নির্বাচন করতেই নয়, এটিকে রূপান্তরিত করতেও কাজ করে (চিত্র 12)।
ভাত। 12. ট্রানজিস্টরের কাঠামোর চিত্র এবং বৈদ্যুতিক ডায়াগ্রামে এর উপাধি যথাক্রমে ()
এটি লক্ষ করা উচিত যে আধুনিক মাইক্রোসার্কিটগুলি ডায়োড, ট্রানজিস্টর এবং অন্যান্য বৈদ্যুতিক ডিভাইসের অনেকগুলি সংমিশ্রণ ব্যবহার করে।
পরের পাঠে আমরা শূন্যে বৈদ্যুতিক প্রবাহের বিস্তার দেখব।
তথ্যসূত্র
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. পদার্থবিদ্যা (মৌলিক স্তর) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. পদার্থবিদ্যা দশম শ্রেণী। - এম.: ইলেক্সা, 2005।
- মায়াকিশেভ জি.ইয়া., সিনিয়াকভ এ.জেড., স্লোবোডসকভ বি.এ. পদার্থবিদ্যা। ইলেক্ট্রোডাইনামিকস। - এম.: 2010।
- ডিভাইস পরিচালনার নীতি ()।
- পদার্থবিদ্যা ও প্রযুক্তির বিশ্বকোষ ()।
বাড়ির কাজ
- একটি অর্ধপরিবাহীতে পরিবাহী ইলেকট্রন প্রদর্শিত হওয়ার কারণ কী?
- একটি অর্ধপরিবাহীর অন্তর্নিহিত পরিবাহিতা কি?
- কিভাবে একটি অর্ধপরিবাহী পরিবাহিতা তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে?
- কিভাবে একজন দাতার অপবিত্রতা গ্রহণকারী অপবিত্রতা থেকে আলাদা?
- *ক) গ্যালিয়াম, খ) ইন্ডিয়াম, গ) ফসফরাস, ঘ) অ্যান্টিমনির মিশ্রণে সিলিকনের পরিবাহিতা কত?
এই পাঠে আমরা সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে বৈদ্যুতিক প্রবাহের জন্য এমন একটি মাধ্যম দেখব। আমরা তাদের পরিবাহিতা নীতি বিবেচনা করব, তাপমাত্রার উপর এই পরিবাহিতা নির্ভরতা এবং অমেধ্য উপস্থিতি, আমরা একটি p-n জংশন এবং মৌলিক অর্ধপরিবাহী ডিভাইস হিসাবে যেমন একটি ধারণা বিবেচনা করবে।
যদি আপনি একটি সরাসরি সংযোগ করেন, তাহলে বাহ্যিক ক্ষেত্রটি ব্লকিংটিকে নিরপেক্ষ করবে এবং কারেন্ট প্রধান চার্জ বাহক দ্বারা বহন করা হবে (চিত্র 9)।
ভাত। 9. সরাসরি সংযোগ সহ p-n জংশন ()
এই ক্ষেত্রে, সংখ্যালঘু বাহক কারেন্ট নগণ্য, কার্যত অস্তিত্বহীন। অতএব, p-n জংশন বৈদ্যুতিক প্রবাহের একমুখী সঞ্চালন প্রদান করে।
ভাত। 10. ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা সহ সিলিকনের পারমাণবিক গঠন
সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা হল ইলেকট্রন-হোল, এবং এই ধরনের পরিবাহিতাকে বলা হয় অন্তর্নিহিত পরিবাহিতা। এবং কন্ডাক্টর ধাতুগুলির বিপরীতে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বিনামূল্যে চার্জের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় (প্রথম ক্ষেত্রে এটি পরিবর্তিত হয় না), তাই ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে সেমিকন্ডাক্টরগুলির পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায় (চিত্র 10)।
অর্ধপরিবাহী অধ্যয়নের একটি খুব গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল তাদের মধ্যে অমেধ্য উপস্থিতি। এবং অমেধ্য উপস্থিতির ক্ষেত্রে, আমরা ইতিমধ্যেই অপরিষ্কার পরিবাহিতা সম্পর্কে কথা বলতে হবে।
সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস
ছোট আকার এবং খুব উচ্চ মানের প্রেরিত সংকেত আধুনিক ইলেকট্রনিক প্রযুক্তিতে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিকে খুব সাধারণ করে তুলেছে। এই জাতীয় ডিভাইসগুলির সংমিশ্রণে কেবলমাত্র অমেধ্য সহ পূর্বোক্ত সিলিকনই নয়, উদাহরণস্বরূপ, জার্মেনিয়ামও অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে।
এই ধরনের একটি ডিভাইস হল একটি ডায়োড - একটি যন্ত্র যা এক দিকে কারেন্ট প্রবাহিত করতে এবং অন্য দিকে তার উত্তরণ রোধ করতে সক্ষম। এটি একটি পি- বা এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টাল (চিত্র 11) এর মধ্যে অন্য ধরনের সেমিকন্ডাক্টর ইমপ্লান্ট করে প্রাপ্ত হয়।
ভাত। 11. ডায়াগ্রামে ডায়োডের নামকরণ এবং তার ডিভাইসের ডায়াগ্রাম যথাক্রমে
এখন দুটি p-n জংশন সহ আরেকটি ডিভাইসকে ট্রানজিস্টর বলা হয়। এটি শুধুমাত্র বর্তমান ট্রান্সমিশনের দিক নির্বাচন করতেই নয়, এটিকে রূপান্তরিত করতেও কাজ করে (চিত্র 12)।
ভাত। 12. ট্রানজিস্টরের কাঠামোর চিত্র এবং বৈদ্যুতিক ডায়াগ্রামে এর উপাধি যথাক্রমে ()
এটি লক্ষ করা উচিত যে আধুনিক মাইক্রোসার্কিটগুলি ডায়োড, ট্রানজিস্টর এবং অন্যান্য বৈদ্যুতিক ডিভাইসের অনেকগুলি সংমিশ্রণ ব্যবহার করে।
পরের পাঠে আমরা শূন্যে বৈদ্যুতিক প্রবাহের বিস্তার দেখব।
তথ্যসূত্র
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. পদার্থবিদ্যা (মৌলিক স্তর) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. পদার্থবিদ্যা দশম শ্রেণী। - এম.: ইলেক্সা, 2005।
- মায়াকিশেভ জি.ইয়া., সিনিয়াকভ এ.জেড., স্লোবোডসকভ বি.এ. পদার্থবিদ্যা। ইলেক্ট্রোডাইনামিকস। - এম.: 2010।
- ডিভাইস পরিচালনার নীতি ()।
- পদার্থবিদ্যা ও প্রযুক্তির বিশ্বকোষ ()।
বাড়ির কাজ
- একটি অর্ধপরিবাহীতে পরিবাহী ইলেকট্রন প্রদর্শিত হওয়ার কারণ কী?
- একটি অর্ধপরিবাহীর অন্তর্নিহিত পরিবাহিতা কি?
- কিভাবে একটি অর্ধপরিবাহী পরিবাহিতা তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে?
- কিভাবে একজন দাতার অপবিত্রতা গ্রহণকারী অপবিত্রতা থেকে আলাদা?
- *ক) গ্যালিয়াম, খ) ইন্ডিয়াম, গ) ফসফরাস, ঘ) অ্যান্টিমনির মিশ্রণে সিলিকনের পরিবাহিতা কত?
সেমিকন্ডাক্টর হল এমন পদার্থ যার প্রতিরোধ ক্ষমতা ডাইলেক্ট্রিকের তুলনায় বহুগুণ কম এবং ধাতুর তুলনায় অনেক বেশি। সর্বাধিক ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর হল সিলিকন এবং জার্মেনিয়াম।
সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রধান বৈশিষ্ট্য হল তাদের কার্যকর প্রতিরোধের উপর নির্ভরশীলতা বাহ্যিক অবস্থা(তাপমাত্রা, আলোকসজ্জা, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র) এবং অমেধ্য উপস্থিতি। বিংশ শতাব্দীতে, বিজ্ঞানী ও প্রকৌশলীরা অর্ধপরিবাহীর এই বৈশিষ্ট্যকে কাজে লাগিয়ে অত্যন্ত ক্ষুদ্র, জটিল ডিভাইস তৈরি করতে শুরু করেন। স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ– উদাহরণস্বরূপ, কম্পিউটার, মোবাইল ফোন, গৃহস্থালীর যন্ত্রপাতি।
তাদের অস্তিত্বের প্রায় অর্ধ শতাব্দীতে কম্পিউটারের গতি লক্ষ লক্ষ গুণ বেড়েছে। একই সময়ে যদি গাড়ির গতিও লাখ লাখ গুণ বেড়ে যেত, তাহলে তারা আজ আলোর গতির কাছাকাছি গতিতে দৌড়াচ্ছে!
যদি একটি (বিস্ময়কর থেকে দূরে!) তাত্ক্ষণিক সেমিকন্ডাক্টর "কাজ করতে অস্বীকার করে", তাহলে কম্পিউটার এবং টেলিভিশনের পর্দা অবিলম্বে অন্ধকার হয়ে যাবে, মোবাইল ফোন নীরব হয়ে যাবে এবং কৃত্রিম উপগ্রহনিয়ন্ত্রণ হারাবে। হাজার হাজার শিল্প থেমে যাবে, বিমান ও জাহাজ বিধ্বস্ত হবে, সেইসাথে লাখ লাখ গাড়ি।
সেমিকন্ডাক্টরে চার্জ বাহক
ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা।সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে, ভ্যালেন্স ইলেকট্রন দুটি প্রতিবেশী পরমাণুর "মালিকানাধীন"। উদাহরণস্বরূপ, একটি সিলিকন স্ফটিক, প্রতিবেশী পরমাণুর প্রতিটি জোড়া দুটি "ভাগ করা" ইলেকট্রন আছে। এটি চিত্র 60.1-এ পরিকল্পিতভাবে দেখানো হয়েছে (শুধুমাত্র ভ্যালেন্স ইলেকট্রন এখানে দেখানো হয়েছে)।
অর্ধপরিবাহী ইলেকট্রন এবং পরমাণুর মধ্যে সংযোগ ডাইলেট্রিক্সের তুলনায় দুর্বল। অতএব, এমনকি ঘরের তাপমাত্রায়, কিছু ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের তাপ শক্তি তাদের জন্য তাদের জোড়া পরমাণু থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে পরিবাহী ইলেকট্রনে পরিণত হওয়ার জন্য যথেষ্ট। এইভাবে একটি অর্ধপরিবাহীতে নেতিবাচক চার্জ বাহক উপস্থিত হয়।
মুক্ত ইলেকট্রন চলাচলের ফলে সৃষ্ট অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতাকে ইলেকট্রনিক বলে।
গর্ত পরিবাহিতা।যখন ভ্যালেন্স ইলেকট্রন একটি পরিবাহী ইলেকট্রনে পরিণত হয়, তখন এটি একটি স্থান মুক্ত করে যেখানে একটি অপূরণীয় ধনাত্মক চার্জ ঘটে। এই জায়গাটিকে গর্ত বলা হয়। গর্তটি একটি ধনাত্মক চার্জের সাথে মিলে যায়, যা ইলেকট্রনের চার্জের সমান।
